Kas yra diafragmos elektrolizė?

Diafragmos elektrolizė reiškia diafragmos nustatymą tarp anodo ir katodo, kad būtų atskirti katodo ir anodo produktai. Atskyriklis yra akytas, laidus sluoksnis, kuris netrukdo jonų migracijai ir srovei praeiti ir verčia juos tekėti į katodą tam tikru greičiu, tačiau gali užkirsti kelią OH- difuzijai į anodą ir neleisti mechaniniam maišymuisi tarp katodo ir anodo gaminiai.

Šiuo metu pramonėje dažniau naudojami vertikalios diafragmos elektrolizatoriai. Anodas pagamintas iš grafito arba metalo, o katodas – iš spygliuotos vielos arba perforuotos geležinės plokštės. Įvedus nuolatinę srovę elektrolizei, dalis sūrymo tirpale esančių chlorido jonų praranda elektronus ant anodo, kad susidarytų chloro dujos ir pasišalintų. Anodo tirpale likę natrio jonai migruoja į katodą kartu su tirpalu ir patenka į katodo elektrolitą, kur vandenilio jonai gauna elektronus prie katodo, kad generuotų vandenilį ir ištrūktų iš elektrolizės elemento katodo kameros. Dėl nuolatinio vandenilio jonų išleidimo išsiskiria vandenilio dujos, kurios dar labiau skatina vandens jonizaciją. Likę tirpale esantys hidroksido ir natrio jonai sudaro šarminį tirpalą, kuris nuolat išleidžiamas iš elektrolizės elemento kartu su neelektrolizuotu natrio chlorido tirpalu. Šviežias sūrymas nuolat papildomas ir nuolat gaminamas elektrolizatoriaus anodo skyriuje.

Kadangi membranos elektrolizės technologija buvo plačiai naudojama chloro ir šarmų pramonėje, jos principui iliustruoti naudojamas naujausias šarmų gamybos procesas, jonų mainų membranos elektrolizės metodas. Katijonų mainų membrana naudojama elektrolizės elemento katodo ir anodo kameroms atskirti, kad būtų suformuota dviejų kamerų elektrolitinė celė. Į anodo kamerą įpilamas prisotintas NaCl tirpalas, o į katodo kamerą – distiliuotas vanduo. Veikiant išoriniam nuolatinės srovės elektriniam laukui, anodas gamina chloro dujas, o katodas – vandenilio dujas. Kadangi katijonų mainų membranos fiksuotoji grupė (R-SO-3-) yra neigiamai įkrauta, ji tirpale pritraukia priešingus Na plius jonų krūvius, todėl pro jį gali praeiti tik Na plius jonai. , o Cl- jonai yra atstumiami, todėl Na plius jonai Perkeliami į katodo skyrių, jungiasi su OH-, kad susidarytų NaOH. Pagrindinė elektrodo reakcija yra:

Anodo skyriuje:

NaCl==Na plius plius Cl – (1)

2Cl==Cl2 plius 2e (2)

Katodo skyriuje:

H2O==H plius plius OH – (3)

2H plius plius 2e ==H2 (4)

Na plius plius OH-==NaOH (5)

Aukščiau pateiktas principas, kaip naudoti jonų mainų membraną druskos vandeniui elektrolizuoti, kad susidarytų šarmai.

Elektrodų reakcijos paprastai yra redukcijos reakcijos, vykstančios katodiniame skyriuje, o oksidacijos reakcijos, pvz., Cl2 išsiskyrimas, vyksta anode anodiniame skyriuje.